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Archaeen

Atom-Endlager: Bakterien wandeln Uran in unlösliche Kristalle um

Mikroben können Endlager für Atommüll gegen Wassereinbrüche absichern, da sie Uran-Ionen in unlösliche Kristalle umwandeln. Dieser Prozess funktioniert allerdings nur bei relativ geringen Konzentrationen und würde bei einem großen Leck keinen Schutz bieten.

Dresden (Deutschland). In Deutschland soll das letzte Atomkraftwerk im Jahr 2022 abgeschaltet werden, während in anderen Ländern weiterhin neue Atomkraftwerke gebaut werden oder sich in der Planung befinden. Die derzeitigen Spitzenreiter sind die USA mit 99 Atomkraftwerken, Frankreich mit 58 Atomkraftwerken und Japan mit 43 Atomkraftwerken. Schon bald könnte China, das derzeit 37 Atomkraftwerke betreibt, aber auf den zweiten Platz klettern, da aktuell 20 neue Kernkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 22.411 Megawatt in Planung sind.

Trotz der enormen Anzahl der Kraftwerke und des dadurch entstehenden hochradioaktiven Atommülls gibt es bis heute weltweit kein Endlager. Auch über mögliche Einschlussverfahren und Standorte herrscht zwischen Betreibern, der Politik und der Wissenschaft Uneinigkeit.

Umwelteinflüsse machen Lagerung gefährlich

In Deutschland wäre die Lagerung von Atommüll neben Granit und Tongestein auch in Salzstöcken möglich, bei denen jedoch laut einer vor wenigen Jahren im Fachmagazin Science veröffentlichten Studie die Gefahr besteht, dass Wasser eindringen könnte. Als Folge dessen würde eine großflächige atomare Verseuchung entstehen, da die Behälter des Atommülls nach etwa tausend Jahren aufgrund von Korrosion undicht werden. Als endgültige Schutzschicht der Umwelt vor dem Atommüll muss aus diesem Grund das Umgebungsgestein dienen, das verhindern muss, dass eindringendes Wasser hochradioaktive Nuklide löst, die auch das Grundwasser verseuchen würden.

Mikroorganismen können Endlager absichern

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) haben nun entdeckt, dass Archaeen, dies sind Mikroorganismen die in auch lebensfeindlichen Umgebungen wie heißen Quellen, dem Polareis und Tiefseegräben leben, die Endlager zusätzlich absichern könnten. Möglich ist das, da die Lebewesen gegenüber radioaktiver Strahlung und giftigen Schwermetallen unempfindlich sind und gelöste Schwermetalle in eine unlösliche Kristallform umwandeln können.

Wie die Forscher in ihrem Artikel, der im Fachmagazin Environmental Science & Technology publiziert wurde, berichten, haben sie untersucht, ob dieser Umwandlungsprozess auch bei Uran, Curium und einer Reihe anderer hochradioaktiven Nuklide funktioniert. Genutzt wurden für das Experiment Haloarchaeen, die in Salzstöcken verkommen. Während des Versuchs wurden die Bakterien in eine Salzlauge eingebraucht, in der sich gelöstes Uran befand.

Wassereinbruch im Atom-Endlager simuliert

Laut Miriam Bader vom HZDR wurde „so vereinfacht gesagt das Worst-case-Szenario mit einem Wassereinbruch in einem Salzstock simuliert.“ Anschließend beobachteten die Wissenschaftler durch eine Laser-Spektroskopie-Methoden über mehrere Tage wie die Zellen der Haloarchaeen auf das Uran reagieren und ob eine chemische Umwandlung des Urans erfolgte.

Dabei zeigte sich, dass die Haloarchaeen auch das hochradioaktive Uran in ihren Zellwänden einlagerten. Die Biomineralisierer setzten dabei Phosphat-Ionen in ihren Zellen frei, die mit den Uran-Ionen reagieren und die die eigentlich giftigen Schwermetall-Ionen so in wenigen Minuten binden. Das Ergebnis dieses Prozesses sind Kristalle aus Uranylphosphat-Mineralen, die durch Wasser nicht gelöst werden können.

Wirkung nur bei geringen Konzentrationen 

Die Wissenschaftler vertreten deshalb die Ansicht, dass Mikroben in atomaren Endlagern dabei helfen könnten, die Gefahr für die Umwelt zu minimieren. Den Vorgang beschreiben die Wissenschaftler als „natürliches Wachpersonal für nukleare Abfälle“, das effektiv verhindern kann, dass bei einem Wassereinbruch Uran und andere hochradioaktive Schwermetalle in die Umwelt gelangen. Anzumerken ist dabei jedoch, dass die Mikroben nur dann effektiv waren, wenn die Konzentrationen der radioaktiven Schwermetalle gering ist. Große Mengen austretenden Atommülls würden die Mikroben also überfordern und die Schutzwirkung damit zunichtemachen.

Science, doi: 10.1126/science.aac8747

Environmental Science & Technology, doi: 10.1021/acs.est.8b02667

1 Kommentar

franz wieso
Und leider völlig uninteressant, da das Problem nicht die Uranreste sind, sondern die anderen strahlenden Begleitelemente.
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